无论何种形式密封，都改变不了泵轴与泵体的运动状态，即两者一动一静，因而产生间隙。机械密封由一个旋转部件和一个静止部件组成，它延续了泵轴的转动和泵体的静止，将原先的泵轴与泵体之间的径向间隙变成了旋转部件和静止部件之间的轴向间隙。当两个部件紧密接触，就能减少间隙，降低泄漏。两者运动状态不同，紧密接触时就会在接触面产生摩擦力。在机械密封中，旋转部件的动力来自于泵轴，在紧固螺钉的作用下它随轴一起转动。静止部件通过外部螺栓给其轴向力来紧密压在泵体上，在与旋转部件的摩擦中，受到摩擦力，其会有旋转趋势，螺栓的侧向力来阻止其旋转，使其牢牢固定在泵体上。

简化的机械密封图

　　旋转部件与轴、静止部件与泵体两两之间都处于相对静止状态，接触面就会形成静密封泄漏点，通常采用密封圈、密封垫等辅助密封材料来阻止其中的泄漏。辅助密封材料要具有良好的弹性和变形能力，以便填满间隙。在一些工况下，它还要能耐腐蚀、耐溶解、耐老化，在高温情况下不产生黏连，在低温情况下不产生硬脆失弹。现在常用辅助密封材料有合成橡胶、聚四氟乙烯、柔性石墨、金属材料等。在现场检修中，辅助密封通常为一次性用品，即使新装不久的设备，辅助密封圈经过挤压产生变形，在下次拆解中也需要进行更换。

　　这时，运动与静止形成的动密封泄漏点就具体到旋转部件和静止部件的接触面。首先，两部件之间通过摩擦产生密封效果。摩擦就会产生损耗，从而出现新的间隙，因此需要旋转部件或静止部件出现轴向位移来使两者重新接触;其次，也为了便于检修更换和降低成本，旋转部件和静止部件需要划分出成摩擦损耗零件和轴向位移补偿零件。

细化的机械密封

　　摩擦损耗零件即为动环和静环，轴向位移补偿零件现在多采用弹簧。当出现摩擦损耗时，在弹簧弹力的作用下，动环和静环得以继续贴合。这时，原先旋转部件和静止部件之间的间隙、泄漏点、摩擦就进一步具体到了动环与静环之间。动环的动力来源就是旋转部件上增加的传动销以及两者之间的密封圈产生的摩擦力。动环与静环摩擦，静环会有旋转趋势，这时静止部件上的定位销和两者之间的密封圈就会产生反向阻力，使静环处于静止状态。

　　动环静环组成一对摩擦副，两者选用材料时，若都为软质材料，由于其较低的硬度和强度，相对较脆弱，容易被压缩和变形，也容易受到磨损和划伤，不利于长期使用。且在高压、高温或高速条件下，软质材料可能会迅速疲劳和老化，导致密封失效。一般选择一硬一软两种材料，软质材料环的密封面宽度比硬材料环窄，以避免两者对磨时动环陷入软环引起密封面剥落或强烈的磨损。当遇到一些高温、高压、高速、有颗粒磨损和有腐蚀性等工况时，摩擦副也会都选用硬质材料。在实际应用中，摩擦副选用要考虑其摩擦性能、耐磨性能、耐腐蚀性能、热稳定性能、导热性能以及其成本价值。现在常用的摩擦副材料有碳—石墨、硬质合金、工程陶瓷、填充聚四氟乙烯等。

　　轴向位移补偿零件弹簧要具有耐腐蚀、耐高低温、耐疲劳等优点，在选用时，要考虑其初始弹力及末期长度。初始弹力影响动环与静环之间的摩擦力大小，末期长度影响动环与静环之间摩擦损耗能有多少。初始若两者之间摩擦力太大，会加快两者之间的摩擦损耗，缩短使用时间。当弹簧伸展到zui后，动环受到的轴向力不足以和静环紧密接触，导致动环在运行过程中产生不稳定的振动或摆动，影响设备的正常运行。所以，在后期需要限制弹簧伸长量，以保证动环受到足够的轴向力与静环紧密接触。弹簧与动环接触在一起，所以延伸到需要限制动环的轴向位移，现在通常设计是把动环限制在旋转部件内。在弹簧与动环的接触中，为了使动环受到的轴向力更加均匀，一般采用多弹簧和在弹簧与动环之间加金属推环。

图 5 优化的机械密封

　　为了避免机械密封在运行中对泵轴造成磨损，在安装时要需要加装轴套。轴套对于机械密封来说，就相当于将泵轴放大，所以原先机械密封与泵轴之间的接触变成与轴套的接触，轴套与轴通过顶丝固定，随轴一起旋转， 而轴套与轴之间的间隙通过密封圈密封。由此引出集装式机械密封，zui早的集装式机械密封是在 20 世纪 70 年代末和 80 年代初出现的。集装式机械密封采用模块化设计，将动环、静环、弹簧、密封圈和旋转、静止部件底座等组件集成在一个密封单元中，大大提高了机械密封更换效率，也提高了密封的可靠性和性能。

集装式机械密封图

机械密封的冲洗口图

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